新材料与工艺手册

[底盘系统轻量化] 车身焊接与激光焊接

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发表于 2012-9-1 13:47:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

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   焊接的方式有多种,目前一般汽车的车身焊接都是用点焊、缝焊、电弧焊等方式。点焊是通过施加在点焊电极汇的电流将零件的接触表面熔化,然后在压力作用下将零件的接触表面熔结在一起,主要用于车身构件及车架的焊接。
    缝焊是用滚轮电极传递焊接电流与压力,通过滚轮与零件表面相对移动进行连续的焊接,主要进行密封性焊接,例如油箱及车顶盖。电弧焊是将零件表面局部施以高温来熔化和连接零件,不需要施压的一种焊接方式,例如CO2焊,主要用车于身蒙皮的焊接。

    激光焊接是本世纪汽车工业上应用的新技术。它采用偏光镜反射激光产生的光束,使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束,例如激光束在聚焦点上的直径为0. 3-0. 5毫米,可得到超过106-108瓦/平方厘米的光强,如果焦点接近工件,工件表面会产生极高温度,在几毫秒内熔化,达到熔化结合的物理变化,也就是起到了点焊的作用,但是焊接的牢固性超过普通的点焊。
    有人比喻,点焊是将两块钢块结合在一起,但钢板之间有缝隙,受到一定外力的冲击下,钢板之间会同焊点的强度不够而断裂,而激光焊接是将两块钢板的分子熔合在一起,也就是说将两块钢块“合二为一”,焊接后的两块钢板强度相当于一块钢板。

    激光焊接设备的关键是大功率激光器,主要有两大类,一类是固体激光器,又称Nd:YAG激光器。Nd(钕)是一种稀土族元素,YAG代表钇铝柘榴石,晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG激光器波长为1.06μm,优点是产生的光束可以通过光纤传送,因此可以省去复杂的光束传送系统,适用于柔性制造系统,通常用于焊接精度要求比较高的工件。
    汽车工业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器,又称CO2激光器,分子气体作工作介质,产生平均为10.6μm的红外激光,可以连续工作并输出很高的功率,激光功率在2-5千瓦之间,目前已有2 0千瓦在实验运用。

    激光焊接的特点是被焊接工件变形极小,几乎没有连接间隙,焊接深度/宽度比高,例如焊缝宽1毫米,深为5毫米,因此焊接极为牢固,表面焊缝宽度很小,连接间隙实际为零,焊接质量比传统方法高。所以在一些用激光焊接的汽车顶壳是不用装饰条遮蔽焊接线的。
    在汽车制造中,激光焊接主要用于车身框架结构的焊接,例如顶盖与侧面车身的焊接,传统焊接方法的电阻点焊已经逐渐被激光焊接所取替。用激光焊接技术,既提高了工件表面的美观,又降低了板材使用量,由于零件焊接部位几乎没有变形,不需要焊后热处理,还提高了车身的刚度。
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